Атмосфера-составная часть биосферы.

Условием появления и развития жизни на Земле является атмосфера — окружающая Землю газовая среда, воздушный бассейн. По объему и составу образующих газов атмосфера Земли резко отличается от газовых оболочек других планет Солнечной системы. Земная атмосфера простирается на высоту 1,5—2 тыс. км над уровнем моря или суши, т.е. составляет около 1/3 радиуса нашей планеты. Ее суммарная масса определяется по силе давления на поверхность Земли и равняется 5,15×1015 т.

Атмосферный воздух — это механическая смесь газов со взвешенными каплями воды, пыли, кристаллами льда и пр. Атмосферное давление и плотность с высотой убывают, и атмосфера без резкой границы постепенно переходит в космическое пространство. Различают несколько основных слоев атмосферы. Нижний, прилегающий к земной поверхности, называется тропосфера (высота — 8—10 км у полюсов и 16—18 км — над экватором). Температура воздуха с высотой постепенно понижается — в среднем на 6 °С на каждый километр высоты, что заметно проявляется не только в горных районах, но и на возвышенностях Беларуси. В тропосфере содержится до 80% всей массы воздуха, основное количество атмосферных примесей и практически весь водяной пар. Именно в этой части атмосферы на высоте 10—12 км образуются облака, возникают грозы, дожди и другие физические процессы, формирующие погоду и определяющие климатические условия в разных областях нашей планеты. Выше находится стратосфера, которая простирается до высоты 50—55 км от поверхности океана или суши. Этот слой атмосферы значительно разрежен, количество кислорода и азота уменьшается, а водорода, гелия и других легких газов увеличивается. Образующийся здесь озоновый слой (экран) поглощает ультрафиолетовую радиацию и сильно влияет на тепловые условия поверхности Земли и физические процессы в тропосфере.

800 км расположена термосфера, в составе которой преобладают гелий и водород; часть молекул разлагается космическим излучением на атомы и ионы, температура на высоте 400 км достигает 1500 °С. Мезосфера и термосфера вместе образуют мощный слой, называемый ионосферой (область заряженных частиц — ионов и электронов). Самая верхняя, сильно разреженная, часть атмосферы составляет экзосферу. В ней преобладают газы в атомарном состоянии, температура повышается до 2000 °С. Газы экзосферы затем рассеиваются в межпланетном пространстве. Наибольшее воздействие на жизнедеятельность человека и всех живых существ оказывает приземный слой атмосферы. Химический состав воздуха у поверхности Земли в нормальных условиях примерно следующий: азот — 78%, кислород — 21%, углекислый газ — 0,03%, аргон — 0,93%, неон, гелий, водород, озон, метан и другие газы — сотые доли процента. Именно такой состав атмосферы обусловил существование жизни на нашей планете. В течение суток человеку необходимо для дыхания примерно 13 м3 воздуха. Человек может прожить без пищи 5 недель, без воды — 5 дней, без воздуха — 5 мин. Самая важная для человека составная часть воздуха — кислород. В теле человека содержится около 65% кислорода, и при его недостатке нарушается деятельность всех органов (прежде всего, легких, сердца, головного мозга). Кислород необходим живым организмам для потребления в разнообразных реакциях окисления. Исключение составляют зеленые растения, с которыми атмосферный кислород находится в двустороннем взаимодействии. Атмосфера оказывает благодатное воздействие на климат Земли, предохраняя ее от чрезмерного охлаждения и нагревания. Суточные колебания температуры на нашей планете без атмосферы достигли бы 200°С: днем +100°С и выше, ночью -100°С. В настоящее время средняя температура поверхности Земли равна +14°С. Атмосфера пропускает тепловое излучение Солнца и сохраняет тепло, в процессе большого кругооборота она выполняет роль переносчика влаги на Земле, является средой распространения света и звука. Изменение сложившихся физических и химических свойств атмосферы может отрицательно сказаться на здоровье людей, их работоспособности, продолжительности жизни. Атмосферный воздух широко используется как природный ресурс в народном хозяйстве. Из атмосферного азота производятся минеральные азотные удобрения, азотная кислота и ее соли. Аргон и азот применяются в металлургии, химической и нефтехимической промышленности (для осуществления ряда технологических процессов). Из атмосферного воздуха получают также кислород и водород.

Кислород воздуха.Озон.

Основными составными частями атмосферного воздуха являются кислород (около 21%), азот (78%), углекислый газ (0,03—0,04%), водяные пары, инертные газы, озон, перекись водорода (около 1%).Кислород — наиболее составная часть воздуха. При его непосредственном участии протекают все окислительные процессы в организме человека и животных. Вдыхаемый воздух содержит 20,7—20,9% кислорода, а выдыхаемый — около 15—16%. Таким образом, ткани организма поглощают около 1/4 кислорода, имеющегося в составе вдыхаемого воздуха.

В атмосфере содержание кислорода существенно не изменяется. Растения поглощают углекислый газ и, расщепляя его, усваивают углерод, а освободившийся кислород выделяют в атмосферу. Источником образования кислорода является также фотохимическое разложение водяных паров в верхних слоях атмосферы под влиянием ультрафиолетового излучения солнца. В обеспечении постоянного состава атмосферного воздуха имеет значение также перемешивание воздушных потоков в нижних слоях атмосферы. Исключение составляют герметически замкнутые помещения, где вследствие длительного пребывания людей содержание кислорода может значительно понижаться (подводные лодки, убежища, герметизированные кабины самолетов и др.).

Для организма важное значение имеет парциальное давление кислорода, а не его абсолютное содержание во вдыхаемом воздухе. Это обусловлено тем, что переход кислорода из альвеолярного воздуха в кровь и из крови в тканевую жидкость происходит под влиянием разницы в парциальном давлении. Парциальное давление кислорода уменьшается с увеличением высоты местности над уровнем моря.Большое значение имеет использование кислорода для лечения заболеваний, сопровождающихся кислородным голоданием.

Совершенно иное гигиеническое значение имеет появление в воздухе озона и перекиси водорода; их называют случайными примесями, потому что эти газы образуются в атмосфере под влиянием электрических разрядов во время грозы, а также под действием ультрафиолетовых лучей солнца, при испарении больших количеств воды с поверхности морей, океанов и, наконец, при окислении древесных смол. Этим и объясняется тот факт, что озон обнаруживают у морских берегов, на опушках хвойных лесов, в горных местностях, а в населенных местах лишь после грозы, когда воздух освобождается от механических загрязнений, благодаря осадкам (поскольку, если воздух был загрязнен, озон сначала полностью расходуется на их окисление и лишь после этого накапливается в чистой атмосфере). Это обстоятельство дало основание считать озон показателем чистоты воздуха. Так как озон является сильным окислителем, возникло предложение о возможности использовать его для дезинфекции воздуха закрытых помещений. Это оказалось, однако, невыполнимым по той причине, что необходимое для этой цели содержание озона значительно превышает переносимую людьми концентрацию (0,1 мг на 1 м3воздуха) и вызывает целый ряд нарушений здоровья — раздражение слизистых оболочек дыхательных путей и глаз, удушливый кашель, головную боль, головокружение и пр. Он оказался непригодным также и для дезодорации воздуха (устранение дурных запахов), так как им только маскируется их присутствие, а сами зловонные газы не разрушаются.